Русская версия English version

Разработка моделей электромеханического магнитореологического демпфирующего устройства с учетом взаимного влияния физических полей

С.А. Нестеров

Вестник ИГЭУ, 2017 г. выпуск 3, сс. 48—53

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса: Электромеханические магнитожидкостные демпферы с регулируемой жесткостью начинают находить практическое применение, но вопрос об адекватной расчетной методике, позволяющей предварительно оценить свойства магнитожидкостного демпфирующего устройства, до конца не решен. Используемые в настоящее время методики основаны на описании магнитной жидкости моделью Бингама. Недостатком такого подхода является отсутствие учета начального участка реологической кривой магнитной жидкости, что дает неверные результаты при малых градиентах течения магнитной жидкости в зазоре демпфера. Недостатком аналитических моделей является привязка уравнений к определенному типу конструктивного исполнения рабочей зоны электромеханических магнитожидкостных демпферов и невозможность получения точного решения для каналов сложной формы. В связи с этим необходима разработка и совершенствование моделей электромеханических магнитожидкостных демпферов с учетом взаимного влияния физических полей.

Материалы и методы: Исследования проведены на основе теорий магнитогидродинамики, реологии неньютоновских жидкостей, электромагнитного поля. Использовано взаимосвязанное конечно-элементное моделирование электромагнитного, гидродинамического и температурного полей электромеханического магнитожидкостного демпфера.

Результаты: Предложен оригинальный алгоритм расчета силовой характеристики электромеханического магнитореологического демпфера с учетом реальных магнитореологических свойств магнитной жидкости, нелинейно зависящих от градиента скорости сдвигового течения и параметров магнитного поля. Нелинейные магнитореологические характеристики магнитной жидкости разбиваются на несколько участков с постоянной вязкостью. Разработана конечно-элементная модель, позволяющая проводить анализ электромеханического магнитореологического демпфера с учетом взаимного влияния электромагнитных, гидродинамических и тепловых полей.

Выводы: Предложенные развитые расчетные модели электромеханического магнитореологического демпфера и алгоритмы расчета позволяют корректно определять жесткость, силу сопротивления и выполненную работу ЭМЖД. Подход, основанный на разбиении реологической кривой магнитной жидкости на два участка с различными вязкостями, позволяет говорить о результатах, более приближенных к реальным и менее зависящим от величины градиента сдвига в зазоре магнитожидкостного демпфера. Результаты модельного аналитического решения подтверждаются результатами расчета конечно-элементного моделирования, что позволяет использовать развитую аналитическую расчетную модель электромеханического магнитореологического демпфера при проектировании вновь создаваемых демпферов.

Ключевые слова: магнитная жидкость, электромеханический магнитожидкостный демпфер, вязкость, силовая характеристика, конечно-элементная модель.

Список литературы на русском языке: 

1. Шульман 3.П., Кордонский В.И. Магнитореологический эффект. – Минск: Наука и техника, 1982. – 184 с.

2. Ghiţă G., Giuclea М., Sireteanu Т. Modelling of dynamic behavior of magnetorheological fluid damper by genetic algorithms based inverse method // The 6th International Conference on Hydraulic Machinery and Hydrodynamics. – Timisoara, Romania, October 21–22, 2004. – P. 619–628.

3. Case D., Taheri В., Richer Е. Dynamic Magnetorheological Damper for Orthotic Tremor Suppression // HUIC Mathematics & Engineering, 2011 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://huichawaii.org/assets/richer,-edmond-1.pdf, свободный.

4. Bilvk V.A., Korobko Е.V., Kuzmin V.A. Simulation of Performance Characteristics of a Magnetorheological Shock-Absorber at the Dependence of Rheological Properties from the Magnetic Field // Vibroengineering. Vibroengineering Procedia. – 2013. – Vol. 1. – P. 19–22.

5. Кубич В.И., Ядчишин Ю.В.  К вопросу построения рабочей характеристики амортизатора с магнитореологической жидкостью // Вестник КДПУ имени Михаила Остроградского. – 2009. – Вып. 4., ч. 2. – С. 87–90.

6. Modeling And Simulation of MR Damper Using COMSOL / Y.M. Khedkar, S.B. Joshi, P.M. Pawar, B.P. Ronge // Excerpt from the Proceedings of the 2014 COMSOL Conference in Bangalore [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.comsol.com/paper/download/213151/rymkhedkar_paper.pdf, свободный.

7. Benetti M., Dragoni Е. Nonlinear Magnetic Analysis of Multi-plate Magnetorheological Brakes and Clutches // EExcerpt from the Proceedings of the COMSOL Users Conference 2006 Milano [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/266095018_Nonlinear_Magnetic_Analysis_of_Multi-plate_Magnetorheological_Brakes_ and_Clutches, свободный.

8. Sternberg A., Zemp R., Llera J.C. Multiphysics behavior of a magneto-rheological damper and experimental validation // Engineering Structures. – 2014. – Vol. 69. – P. 194–205.

9. Тарг С.М. Основные задачи теории ламинарных течений. – М.; Л.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1951. – 420 с.

10. Казаков Ю.Б., Морозов Н.А., Нестеров С.А. Расчетный анализ силовой характеристики электромеханического магнитожидкостного демпфера // Вестник ИГЭУ. – 2015. – Вып. 4. – С. 17–22.

11. Guerrero-Sanchez C., Ortiz-Alvarado A., Schubert U.S. Temperature effect on the magneto-rheological behavior of magnetite particles dispersed in an ionic liquid // Journal of Physics: Conference Series. – 2009. – Vol. 149. doi:10.1088/1742-6596/149/1/012052.

Ключевые слова на русском языке: 
магнитная жидкость, электромеханический магнитожидкостный демпфер, вязкость, силовая характеристика, конечно-элементная модель
Ключевые слова на английском языке: 
magnetorheological fluid, electromechanical magnetorheological fluid damper, viscosity, force-velocity relationship, finite element model
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2017.3.048-053
Количество скачиваний: 
9